ترمزهای کاسه‌ای: بررسی کامل، عملکرد و مزایا

ترمزهای کاسه‌ای یکی از سیستم‌های اصلی ترمزگیری در خودروهای مختلف هستند که همچنان علی‌رغم ظهور سیستم‌های ترمز پیشرفته، در بسیاری از وسایل نقلیه کاربرد دارند. در این مقاله به طور جامع به بررسی ساختار، عملکرد، مزایا، معایب و نکات فنی ترمزهای کاسه‌ای خواهیم پرداخت.

1. معرفی ترمزهای کاسه‌ای

ترمز کاسه‌ای (Drum Brake) سیستمی است که در آن صفحات یا لنت‌های ترمز داخل یک کاسه یا "درام" قرار دارند. این سیستم با استفاده از نیروی مکانیکی یا هیدرولیکی لنت‌ها را به سطح داخلی درام فشرده می‌کند تا اصطکاک لازم برای کاهش سرعت یا توقف چرخ ایجاد شود.

1.1 تاریخچه و کاربردها

نخستین ترمزهای کاسه‌ای از اوایل قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفتند. این سیستم به خاطر ساده بودن طراحی و هزینه تولید پایین، در خودروهای دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ بسیار گسترده بود. البته با پیشرفت فناوری، ترمزهای دیسکی در ترمزهای جلو رواج یافتند ولی ترمزهای کاسه‌ای همچنان در محور عقب بسیاری از ماشین‌ها، کامیون‌ها، موتور سیکلت‌ها و خودروهای اقتصادی کاربرد دارند.

2. ساختار و اجزای ترمز کاسه‌ای

درک اجزای اصلی ترمز کاسه‌ای، پایه‌ای است برای فهم عملکرد این سیستم.

2.1 درام ترمز (Brake Drum)

درام فلزی استوانه‌ای شکل که روی چرخ قرار می‌گیرد و با چسبیدن لنت‌ها به سطح داخلی آن لنت اصطکاک ایجاد می‌شود. موتورها و خودروها معمولا از آلیاژ چدن ساخته شده‌اند تا مقاومت حرارتی و مکانیکی خوبی داشته باشند.

2.2 کفشک‌های ترمز (Brake Shoes)

این قطعات منحنی‌شکل بوده و لنت ترمز روی آنها نصب شده است. کفشک‌ها در داخل درام قرار دارند و با استفاده از پیستون‌های ترمز به سمت بیرون و کف درام فشرده می‌شوند.

2.3 لنت ترمز (Brake Lining)

جنس لنت‌ها معمولاً از مواد آلی، نیمه فلزی، یا سرامیکی است که ضریب اصطکاک بالا و مقاومت در برابر حرارت را فراهم می‌کند. لنت‌ها در طول زمان ساییده می‌شوند و باید تعویض گردند.

2.4 سیلندر چرخ یا پیستون ترمز (Wheel Cylinder)

این قطعه هیدرولیکی نیروی ترمز را از مدار هیدرولیک گرفته و به کفشک‌ها منتقل می‌کند تا آنها را به سمت کاسه فشرده کند.

2.5 فنرهای بازگرداننده (Return Springs)

فشار فنر بازگرداننده کفشک‌ها را پس از اتمام ترمزگیری به وضعیت اولیه باز می‌گرداند تا اصطکاک بیهوده کاهش یابد.

3. نحوه عملکرد ترمز کاسه‌ای

فرآیند ترمزگیری در ترمزهای کاسه‌ای مبتنی بر انتقال نیرو از سیستم هیدرولیک یا مکانیکی به کفشک‌ها است که آنها را به کاسه می‌فشارد و اصطکاک لازم برای توقف چرخ را فراهم می‌کند.

3.1 مرحله ورود نیرو

هنگام فشردن پدال ترمز، نیروی راننده از طریق روغن ترمز در سیستم هیدرولیک به سیلندر چرخ منتقل می‌شود.

3.2 انبساط سیلندر چرخ

روغن ترمز باعث حرکت پیستون‌های داخل سیلندر چرخ می‌شود، که کفشک ترمز را به سمت بیرون و به سطح داخلی درام هل می‌دهد.

3.3 ایجاد اصطکاک

لنت‌های نصب شده روی کفشک‌ها با تماس با سطح درام اصطکاک کافی برای کاهش سرعت چرخ فراهم می‌کنند. این اصطکاک انرژی جنبشی خودرو را به گرما تبدیل می‌کند.

3.4 برگشت کفشک‌ها

با برداشتن فشار پدال ترمز، فنرهای بازگرداننده کفشک‌ها را از کاسه جدا کرده و سیستم به حالت آماده به کار بازمی‌گردد.

4. مزایا و معایب ترمز کاسه‌ای

4.1 مزایای ترمز کاسه‌ای

• هزینه کمتر تولید: طراحی ساده‌تر و قطعات ارزان‌تر نسبت به ترمز دیسکی.
• عملکرد بهتر در ترمز پارک: ترمز کاسه‌ای امکان نصب مجموعه مکانیزم ترمز پارک داخل خود را دارد.
• توانایی انتقال نیروی بالا: به دلیل بازوی اهرمی کفشک می‌تواند نیروی بیشتری را ایجاد کند.
• محافظت بیشتر در برابر گرد و غبار و آب: سطح داخلی درام به نوعی پوشیده شده و از تماس مستقیم با آلاینده‌های محیط جلوگیری می‌کند.

4.2 معایب ترمز کاسه‌ای

• کاهش سرعت انتقال حرارت: حرارت تولید شده به دلیل اصطکاک دیرتر به محیط منتقل شده و باعث داغ شدن بیش از حد درام می‌گردد.
• وزن بالاتر: قطعات فلزی بزرگ‌تر باعث افزایش وزن‌ترمز می‌گردد.
• نگهداری سخت‌تر: به دلیل ساختار داخلی، تعویض و سرویس آن پیچیده‌تر است.
• عملکرد کمتر در شرایط خیس: نفوذ آب به کاسه باعث کاهش نیروی اصطکاک می‌شود.

5. کاربردهای ترمز کاسه‌ای در خودروهای امروزی

با وجود رشد سیستم ترمز دیسکی، ترمزهای کاسه‌ای هنوز هم در محور عقب خودروهای سواری اقتصادی، کامیونت‌ها، موتور سیکلت‌ها و برخی خودروهای باری سبک مورد استفاده قرار می‌گیرند. دلیل اصلی آن هزینه کمتر و کارایی مناسب در شرایط خاص است.

5.1 ترمز کاسه‌ای در محور عقب

در بسیاری از خودروها، ترمزهای دیسکی در محور جلو نصب می‌شوند و به علت پیچیده‌تر بودن و هزینه بیشتر، محور عقب از ترمز کاسه‌ای بهره می‌برد. این ترکیب عملکرد ترمز را بهینه کرده و هزینه تولید را کاهش می‌دهد.

5.2 استفاده در ترمز دستی

ترمزهای کاسه‌ای به دلیل امکان اتصال مستقیم مکانیکی، غالباً به عنوان ترمز دستی نصب شده و کنترل پارکینگ را فراهم می‌کنند.

6. نکات فنی در سرویس و نگهداری ترمزهای کاسه‌ای

سرویس به موقع و صحیح ترمزهای کاسه‌ای برای ایمنی و عملکرد بهینه خودرو اهمیت زیادی دارد. در ادامه نکات مهم را بررسی می‌کنیم.

6.1 بررسی ضخامت لنت‌ها و کفشک‌ها

ساییدگی لنت‌ها باعث کاهش قدرت ترمز می‌شود. معمولا ضخامت کفشک‌ها نباید کمتر از ۲ میلی‌متر باشد. در صورت فشار بیش از حد یا سایش نامتناسب، باید تعویض انجام گیرد.

6.2 روغن ترمز و سیستم هیدرولیک

نشتی روغن، ایجاد هوا در مدار و خرابی سیلندرها از عوامل کاهش قدرت نیرو در سیستم هیدرولیکی هستند. بنابراین تعویض دوره‌ای روغن ترمز و چک کردن سلامت سیلندر چرخ ضروری است.

6.3 بازدید کاسه ترمز

درام‌ها باید صاف باشند و عیوبی مانند ترک خوردگی یا موج‌دار بودن سطح داخلی آنها با دستگاه‌های تراش ترمز (Brake Lathe) برطرف شود.

6.4 تعویض فنرها و اجزای مکانیکی

عملکرد درست فنرهای بازگرداننده و دیگر قطعات مکانیکی باعث بازگشت سریع کفشک‌ها و کاهش اصطکاک‌های اضافه می‌شود. با گذشت زمان این قطعات ضعیف شده و باید تعویض گردند.

7. مقایسه ترمز کاسه‌ای و ترمز دیسکی

برای انتخاب بهتر سیستم ترمز، بهتر است تفاوت‌های اصلی بین ترمز کاسه‌ای و دیسکی را بشناسیم.

8. نتیجه‌گیری

ترمزهای کاسه‌ای با وجود نقاط ضعف‌شان، هنوز هم به خاطر هزینه پایین، ساده بودن ساختار و قابلیت اطمینان در برخی خودروها کاربرد دارند. آشنایی با اجزا، عملکرد و نکات فنی این سیستم کمک می‌کند تا رانندگان و تکنسین‌ها بتوانند بهتر از سلامت ترمزهای خودرو مطمئن شوند و در صورت نیاز اقدامات لازم را انجام دهند. در نهایت، دانستن محاسن و محدودیت‌های ترمز کاسه‌ای می‌تواند کاربرد صحیح‌تر و نگهداری بهتری از این سیستم‌ها را به همراه داشته باشد.